纳米复合材料及其制备技术综述
第23卷第4期2002年7月江苏大学学报(自然科学版)JournalofJiangsuUniversity(NaturalScience)Vol.23No.4July2002纳米复合材料及其制备技术综述
赵晓兵,陈志刚(江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013)[摘要]纳米材料是一种新型高性能的材料,已在工业生产中得到了广泛的应用由于它具有特殊的用途和性能,更多地应用于一些特定的场合纳米材料的制备方法一直是人们关注的热点问题,本文综述了纳米复合材料的制备方法,着重介绍了制备纳米复合材料的关键纳米粉体的分散技术,重点介绍了几种常用的分散方法及其原理,并较全面地分析了纳米复合材料的应用前景[关键词]纳米复合材料;制备方法;分散[中图分类号]TB383[文献标识码]A[文章编号]1671-7775(2002)04-0052-05
纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度的范围或由它们作为基本单元构成的材料在纳米量级的范围内,材料的各种限域效应能够引起各种特性发生相当大的改变[1,2]这些变化可以提高材料的综合性能,为发展新型高性能材料创造了条件然而,单一的纳米晶材料在制备技术上存在困难,往往不能满足实际应用的需要,许多研究将纳米粒子和其他材料复合成纳米复合材料,这种复合材料有可能同时兼顾纳米粒子和其他材料的优点,具有特殊的性能纳米复合材料的概念最早是由Rey和Komarneni在20世纪80年代提出的[3]纳米复合材料是由两种或两种以上的不同相材料组成,其复合结构中至少有一个相在一个维度上呈纳米级大小纳米复合材料的组成可以是金属/金属、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷、无机(金属、陶瓷)/聚合物、聚合物/无机及聚合物/聚合物等不同的组合方式1纳米粉体的分散由于纳米组分粒径小、比表面积大,极易形成尺寸较大的团聚体[4],从而使纳米复合材料中不存在或存在很少的纳米相,难以发挥纳米相的独特作用因此,纳米组分在基体中的分散是制备纳米复合材料的关键,受到广泛的重视,目前主要采用以下几种方法实现纳米级分散11超声波分散利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等,弱化纳米粒子间的纳米作用能,可有效地防止纳米粒子的团聚Lu将平均粒径为10nm的CrSi2加到丙烯晴-苯乙烯共聚物的四氢呋喃溶液中,经超声分散得到包裹高分子材料的纳米晶体[5]采用超声波分散时,若停止超声波振荡,仍有可能使纳米粒子再度团聚另外,超声波对极细小的纳米颗粒,其分散效果并不理想,因为超声波分散时,颗粒共振加速运动,使颗粒碰撞能量增加,可能导致团聚12机械搅拌分散借助外力的剪切作用使纳米粒子分散在介质中在机械搅拌下纳米粒子的特殊结构容易产生化学反应,形成有机化合物枝链或保护层,使纳米粒子更易分散但搅拌会造成溶液飞溅,反应物损失13分散剂分散131加入反絮凝剂形成双电层选择适当的电解质作分散剂,使纳米粒子表面吸引异电离子形成双电层,通过双电层之间的库仑排斥作用使纳米粒子分散例如,用盐酸处理纳米Al2O3后,在纳米Al2O3粒子表面生成三氯化铝(AlCl3),三氯化铝水解生成AlCl2+和AlCl2+,犹如纳米Al2O3粒子表面吸附了一层AlCl2+和AlCl2+,使纳米Al2O3成为一个带正电荷的胶粒,然后胶粒吸附OH-而形成一个庞大的胶团如图1所示由此可得分散较好的悬浮液[收稿日期]2002-03-04[基金项目]江苏省教育厅自然科学基金资助项目(99KJD430004)[作者简介]赵晓兵(1975-),男,河北石家庄人,江苏大学硕士生
图1Al2O3纳米粒子双电层结构示意图Fig.1TheschematicstructureofthedoubleelectronicshellofAl2O3nanoparticle132加表(界)面活性剂包裹微粒加入适当的表面活性剂,使其吸附在粒子表面,形成微胞,由于活性剂的存在而产生粒子间的排斥力,使得粒子间不能接触,从而防止团聚体的产生Papell在制备Fe3O4磁性液体时就采用油酸作表面活性剂,达到分散的目的其具体的方法是将直径约30m的Fe3O4团聚体放入油酸和n庚烷中进行长时间的球磨,得到直径约10nm的Fe3O4微粒,并稳定地分散在n庚烷中的磁流体,每个Fe3O4微粒均包裹了一层油酸图2是包裹油酸的强磁性微粒之间的关系图图3给出了范德瓦尔斯力VA,磁引力VN及油酸层的立体障碍效应产生的排斥力VR与h的关系曲线,h=R/r-2由图3可以看出,粒子之间存在位垒,粒子间若要发生团聚,就必须有足够大的引力才能使粒子越过势垒,由于VA和VN很小,很难使粒子越过势垒,因此磁性纳米粒子不会团聚
图2磁性液体中吸附厚度为的油酸强磁性微粒示意图Fig.2Ferromagneticparticleswithabsorptionthicknessofoleicacidamongmagnetic
liquid图3粒径10nm的磁性微粒电位图Fig.3Theelectricpotentialof10nmmagneticparticles然而,分散剂添加时间的不同使保护效果不同在反应前先将分散剂分散在溶液中的效果最好,随着分散剂添加量的增加,粒子的粒径变小,由于纳米颗粒度很小,比表面积很大,在浓度大时易发生 聚集长大!,从而降低了分散效果此外分散剂粘度较大时,其保护作用明显,而且由于粘度大而使颗粒不易聚沉[6]14化学改性分散利用表面化学方法,如利用有机物分子中的官能团与纳米粒子表面基团进行化学反应,将聚合物接枝到纳米粒子表面,或利用可聚合的有机小分子在纳米粒子表面的活性点上的聚合反应,在纳米粒子表面构成聚合物层,从而达到表面改性表面化学改性一般在高速加热混合机或捏合机、流态化床、研磨机等设备中进行影响化学改性的主要因素有:∀颗粒的表面性质,如表面官能团的类型、表面酸碱性、水分含量、比表面积等;#表面改性剂的种类、用量及方法;∃工艺设备及操作条件,如设备性能、物料的运动状态或机械对物料的作用方式、反应温度和反应时间等2纳米复合材料的制备方法
纳米复合材料的制备是研究纳米复合材料性能及其应用的基础,其制备方法一直是该领域的研究热点进行复合制备工艺之前,一般应对粉体表面进行改性处理改性的方法有包覆处理改性、沉淀反应改性、表面化学改性、高能处理改性及胶囊化改性等21溶胶-悬浮液混合法通过添加分散剂、调整pH值,先分别制备各组元充分分散的单相稳定悬浮液,然后找出各相颗53第4期赵晓兵等:纳米复合材料及其制备技术综述粒均能良好分散的混合悬浮液条件,将各单相悬浮液混合,再找出共同絮凝的条件,去除水分,干燥、煅烧制得纳米复合材料此法适用于制备纳米相分散与分布较理想的纳米复合陶瓷王昕等采用加热水解氧化锆及醇水混合液体,制得单分散的纳米水合氧化锆溶胶和较高浓度的Al2O3水悬浮液混合在一起,经搅拌和超声分散,最后在电动搅拌下加热蒸发,至糊状时移至微波炉中烘干,混合粉体经热压烧结制得两相混合均匀的ZrO2(n)Al2O3复合陶瓷[7]22插层法插层法是制备有机/无机纳米复合材料的一种重要的方法许多无机化合物,如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物等具有典型的层状结构,层间往往具有某种活性,某些有机、金属有机、有机聚合物(或某个单体)可以作为客体插入无机化合物的层间,从而形成有机/无机纳米复合材料这些无机化合物的特点是呈层状,层间存在间隙,每层厚度和层间距离尺寸都在纳米级有机物的嵌入可以通过3种途径来实现:∀有机单体插入到无机物晶体层间,接着在层间进行原位聚合;#有机物溶液直接嵌入法;∃聚合物熔融直接嵌入法根据热力学的原则,纳米复合材料的复合结构形成过程的自由能变化 G必须小于零,过程才能发生,已知: G= H-T S式中 H为焓变, S为熵变,T为温度有机物的嵌入途径∀利用 H<0实现 G<0;途径#则利用 S>0来影响G,实现 G<0;途径∃的原理是利用柔软的高分子链插层的同时影响 S和 H,实现 G<0日本丰田公司的Usuki等[8]利用插层法制备的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料(NCH),其抗张强度和拉伸模量都有大幅度提高表1列出了NCH、NCC(尼龙6/蒙脱土共混物)和Nylon6的性能表1NCC、NCH、尼龙6性能对比Tab.1PerformancecomparisonofNCC,NCHandNylon6样品N6NCCNCH蒙脱土含量/%054.2抗张强度/MPa6961107拉伸模量/GPa1.11.02.1冲击强度/(kJ/m2)6.25.96.123共混法首先制备出纳米粒子,然后对微粒进行表面处理,最后把微粒与基体材料混合均匀并固化成纳米颗粒复合材料共混法包括机械共混、熔融共混、溶液共混等机械共混是将纳米粒子与基体粉末放在研磨机中充分研磨,混合均匀后,再制成各种用途的纳米复合材料熔融共混是把纳米粒子和基体材料在基体材料的熔点以上熔融并混合均匀,得到纳米复合材料溶液共混是将基体粉体溶解于适当的溶剂中,然后加入纳米粒子,充分搅拌溶液使纳米粒子分散均匀,然后去除溶剂得到纳米复合材料共混法简单易行,但纳米粒子易团聚,所以该法的关键是纳米粒子的分散ZienbikZ等用纳米级的碳黑和微米级的铜酞箐共混得到可导电的纳米复合材料,可用于高压电缆屏蔽网[9]24溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米复合材料的一种重要的方法该法可用来制备无机氧化物纳米复合材料以及有机/无机纳米复合材料制备无机氧化物纳米复合材料一般采用无机盐为原料,通过水解、聚合、干燥、灼烧,得到纳米复合材料例如,用硝酸氧锆(ZrO(NO3)2%2H2O)、硝酸铝(Al(NO3)3%9H2O)为主要原料,将两种溶液混合,加入六次甲基四胺获得溶胶,经凝胶化处理,陈化、干燥后经烧结得到Al2O3ZrO3纳米复合陶瓷[10]25机械合金化法机械合金化法通常是采用研磨机对两种或两种以上的纳米粒子进行研磨复合通过研磨过程中介质与粒子、粒子与粒子间的挤压、剪切、冲击等作用而达到复合的目的其复合机理是在研磨过程中,母粒子在多种作用力的作用下循环变形的过程;在这过程中可导致颗粒中大角度晶界的重新组合,使粉末的组织结构逐步细化,最后达到不同组元原子互相渗入和扩散通过机械研磨的方法可以制备纳米晶金属和金属间化合物材料以及非晶材料等[11]BingK采用Mo、Si和C元素为原料,通过高能球磨制备了MoSi2/SiC复合材料粉体[12]26包裹沉淀法在分散的纳米颗粒外层包裹一层基质组元(或其前驱物)或其他组元,可保证纳米相在混合以及其后的烧结过程中不再团聚采用此法可以制备纳米包团结构例如,在SiO2的外层包裹一层Al2O3,可大大改善其分散效果[13]
一些层状纳米复合材料的制备和应用
第２６卷第４期 ２０１０年４月 无 机 化 学 学 报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．４ ５５１．５５９
一些层状纳米复合材料的制备和应用
马莺 陈玉萍 徐林 翟正 杨晓燕 侯文华
ｆ南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室，南京 ２１００９３）
摘要：无机层状化合物因其层间离子的可交换性而受到人们广泛的关注，通过功能性客体分子的插层，所得层状纳米复合材料 具有独特的物理与化学性质，在催化、医药、电化学和生物传感、离子交换和吸附以及光学等方面具有广泛而重要的应用，已成 为当前材料研究领域中的前沿和热点。本文主要综述了近年来有关层状纳米复合材料的制备和应用的最新研究进展。
关键词：层状纳米复合物；功能性客体分子；插层、应用 中图分类号：０６３２．１３：０６３２．１２；ＴＱ３２３．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４８６１（２０１０）０４—０５５１－０９
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｏｍｅ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＭＡ Ｙｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｙｕ—Ｐｉｎｇ ＸＵ Ｌｉｎ ＺＨＡＩ Ｚｈｅｎｇ ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ—Ｙａｎ ＨＯＵ Ｗｅｎ－Ｈｕａ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＭｅｓｏｓｃｏｐｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ觎ｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｌａｙｅｒｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｒａｗｎ ｍｕｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｉｏｎｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｕｅｓｔ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， ｓｏｍｅ ｎｏｖｅｌ ｌａｙｅｒｅｄ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｃａｎ ｂｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｑｕｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ
纳米Al-SnO2复合材料的制备及其表征
第２２卷第２期 ２０１０年６月 湖南文理学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｌ０Ｉ．２２ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２０１０
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—６１４６．２０１０．０２．０１ ５
纳米ＡＩ．ＳｎＯ２复合材料的制备及其表征
肖攀 ，孙元喜 ，席柳江
（１．湖南文理学院化学化工学院，湖南常德，４１５０００；
２．中南大学化学４￣－ｚ－学院，湖南长沙，４１００８３）
摘要；以铝酸钠（ＮａＡＩＯ２）和锡酸钠（Ｎａ２￣ｎＯ３＂３Ｈ２Ｏ）为原料，（ＮＨ４）２ＳＯ４作沉淀剂，在加有表面活性剂聚乙烯吡咯
烷酮（ＰＶＰ）和分散剂聚乙烯醇（ＰＶＡ）的水溶液中，通过双水解法首次成功的合成了Ａ１．ＳｎＯ２纳米复合氧化物，并运
用傅立叶红外光谱（ＦＴＩＲ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、透射电镜（ＴＥＭ）等分析手段对所合成样品的形貌及结构进行了表
征．结果表明：所合成的纳米复合氧化物粒径均小于２０ ｒｉｍ，且随Ａｌ含量的增加而减少，表明Ａｌ的掺入能够很
好的抑制其晶体生长：当水浴温度为８０℃，Ａｌ与ｓｎ的物质的量之比为１：２时，所得纳米复合材料分散性最好，
粒径最小，在９～１５ ｎｍ之间．
关键词：纳米材料；Ａ１一ＳｎＯ２；水解法：复合材料
中图分类号ｌ ＴＢ ３３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２．６１４６（２０１０）０２．００４３．０３
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ ＡＩ－ＳｎＯ２ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＸＩＡＯ Ｐａｎ ，ＳＵＮ Ｙｕａｎ—ｘｉ ，ＸＩ Ｌｉｕ－ｊｉａｎｇ２
（１．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｄｅ ４１５０００，Ｃｈｉｎａ；
材料导报格式
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材料导报是一种学术论文的格式，通常包含一些最新的技术进展和实验结果。它的主要目的是介绍新发现的材料和技术，以及它们的应用。以下是一篇简单的材料导报，旨在向读者提供有关最新的材料科学的最新进展的全面评述。
标题：新型纳米复合材料的制备和应用
摘要：
本文涉及新型纳米复合材料的最新研究进展，讨论了它们的制备和应用领域。纳米复合材料是一种先进的材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和电学性能。它们已经在许多领域中得到了广泛应用。
正文：
一、纳米复合材料的概述
纳米复合材料是一种由纳米级粒子和其他材料组成的复合材料。这种材料是一种先进的材料，由于其特殊的巨大比表面积和较小的晶粒尺寸，具有比传统材料更优异的性能。纳米复合材料的应用领域广泛，包括能源、光电、生物、催化、环境和医疗等领域。
二、纳米复合材料的制备
纳米复合材料的制备方法包括物理和化学方法。物理方法是指使用各种物理技术将纳米级粒子和其他材料组合在一起，例如离子束沉积、溅射和机械球磨等。化学方法是指利用不同的化学反应来制备纳米复合材料，例如溶胶-凝胶法、水热法和共沉淀法等。
三、纳米复合材料的应用
纳米复合材料的应用已经涵盖了很多领域。其中，光电领域是使用纳米复合材料的最主要的领域之一。通过将纳米粒子嵌入到半导体材料中，以提高电子和空穴的复合率和激元耦合度。此外，纳米复合材料在生物医学领域的应用也十分广泛。通过将纳米粒子添加到生物材料中，强化了其生物相容性和生物活性。此外，纳米复合材料在化工和制造领域也有着广泛的应用。
结论：
本文综述了纳米复合材料的制备方法和应用领域，展示了这种先进材料的后劲。尽管纳米复合材料的制备过程和应用还存在许多困难和挑战，但是，我们相信，随着技术和方法的不断发展和创新，这种材料将在未来的各个领域得到更广泛的应用。
《三维水滑石-石墨烯纳米复合材料的制备及其吸附性能研究》
《三维水滑石-石墨烯纳米复合材料的制备及其吸附性能研究》
三维水滑石-石墨烯纳米复合材料的制备及其吸附性能研究一、引言
随着工业的快速发展，环境污染问题日益突出，特别是水体污染已经成为当前环境保护的热点问题。因此，开发高效、环保的吸附材料对于处理水体污染具有重要意义。近年来，三维水滑石/石墨烯纳米复合材料因其独特的结构和优异的性能，在吸附领域展现出巨大的应用潜力。本文旨在研究三维水滑石/石墨烯纳米复合材料的制备方法及其吸附性能，为实际应用提供理论依据。
二、材料制备
1. 材料选择与准备
本实验选用的主要原料为水滑石（Hydrotalcite）和石墨烯（Graphene）。其中，水滑石具有较大的比表面积和良好的吸附性能，而石墨烯因其优异的导电性、力学性能和大的比表面积，常被用作复合材料的基底。
2. 制备方法
本实验采用溶胶-凝胶法与原位还原法相结合的方法制备三维水滑石/石墨烯纳米复合材料。首先，将石墨烯氧化物分散在去离子水中，通过超声处理得到稳定的石墨烯分散液。随后，将水滑石前驱体溶液与石墨烯分散液混合，在一定的温度和pH值条件下进行溶胶-凝胶反应，并通过原位还原法将石墨烯氧化物还原为石墨烯。最后，经过离心、洗涤、干燥等步骤，得到三维水滑石/石墨烯纳米复合材料。
三、吸附性能研究
1. 吸附实验方法
本实验采用静态吸附法，将制备得到的三维水滑石/石墨烯纳米复合材料与不同浓度的污染水样进行混合，在一定温度下进行吸附实验。通过测定吸附前后水样中污染物的浓度变化，计算吸附量及吸附效率。
2. 吸附性能分析
实验结果表明，三维水滑石/石墨烯纳米复合材料对多种污染物具有较高的吸附性能。其优异的吸附性能主要归因于其独特的三维结构、较大的比表面积以及水滑石与石墨烯之间的协同作用。此外，该复合材料还具有较好的化学稳定性，能够在较宽的pH值范围内保持较高的吸附效率。
四、结论
本文成功制备了三维水滑石/石墨烯纳米复合材料，并对其吸附性能进行了深入研究。实验结果表明，该复合材料对多种污染物具有较高的吸附性能和较好的化学稳定性。这为其在环境治理、污水处理等领域的应用提供了重要的理论依据。
硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备与性能的研究
硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备与性能的研究
摘要：本文主要研究了硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法和性能。以硫化铜为基础，加入不同比例的氧化石墨烯，经过多道工序制备出复合材料，并对其进行了形貌、结构以及电化学性能的表征。结果表明，与纯硫化铜相比，该氧化石墨烯纳米复合材料具有更高的电化学活性和更好的循环稳定性。
关键词：硫化铜，氧化石墨烯，纳米复合材料，电化学性能
1.引言
硫化铜是一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。它具有高导电性、良好的机械性能和化学稳定性，因此被广泛用于传感器、催化剂等领域。然而，由于其电化学活性和循环稳定性较低，限制了其在电化学储能和转化等方面的应用。因此，研究硫化铜与其他材料的复合效应，提高其电化学活性和稳定性，具有重要意义。
氧化石墨烯是一种具有优异电学、热学、机械和化学性能的纳米材料。它由于其大比表面积、高导电性和导热性等制备纳米复合材料。目前，研究表明，氧化石墨烯与硫化铜的复合材料能够有效提高硫化铜电化学性能。因此，本文将以硫化铜为基础，加入不同比例的氧化石墨烯，制备出硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料，并研究其电化学性能。
2.实验部分
2.1材料制备
硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备涉及到多到工序，具体步骤如下：
（1）物质准备：硫化铜粉末、还原石墨烯oxide 纳米粉末、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、无水氢氟酸。 （2）硫化铜制备：取硫化铜粉末2g加入50ml二甲基亚砜，超声分散；加入旋转摇床中，100rpm振荡反应7h，用离心机将粉末分离、脱液，烘干5h后，将其置于800℃的反应炉中反应4h，即可得到硫化铜。
（3）氧化石墨烯纳米制备：将还原石墨烯oxide纳米粉末1g加入20ml的NMP（N-甲基吡咯烷酮）中，用控制温度加热至100℃，产生深褐色的混悬液；加入1.5ml无水氢氟酸，保持反应1h后加水稀释，并用离心机分离、洗涤，烘干5h后得到产品。
阻燃聚合物纳米复合材料的制备及其应用研究
第４０卷第１９期
２０１２年１０月 广州化工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１９
Ｏｃｔｏｂｅｒ．２０ｌ２
阻燃聚合物纳米复合材料的制备及其应用研究
高振华
（青岛大学化学化工与环境学院，山东 青岛２６６０７１）
摘 要：随着科学技术的发展，高分子材料已广泛应用于国防及人们的生活之中，但是高分子材料普遍存在易燃、产生大
量浓烟和有毒气体等缺陷，提高高分子材料的阻燃性成为主要的研究内容。本文主要综述了阻燃聚合物纳米复合材料的制备方法
及在塑料、纤维、橡胶中的应用，并对阻燃聚合物纳米复合材料的发展做了展望。
关键词：阻燃聚合物纳米复合材料；制备；应用
中图分类号：ＴＱ３２０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１２）１９—０００６—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｎ Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＧＡ０ Ｚｈｅｎ—．ｈｕａ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｆｅｎｓｅ
ａｎｄ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｌｉｖｅｓ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｆｌａｍｍａｂｌｅ，ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｓｍｏｋｅ ａｎｄ ｔｏｘｉｃ
ｇａｓｅｓ ａｎｄ ＳＯ Ｏｉｌ．Ｔｈｅ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｍｅ——ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ ｉｎ ａ ｐｏｌｙｍｅｒ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ａ ｒｉｓｋ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｉｎ ａ
聚己内酯及其纳米复合材料
聚己内酯及其纳米复合材料
5.1 概述
聚己内酯（PCL）是线形聚酯，是ɛ-己内酯开环聚合得到的，是一种完全可生物降解的脂肪族聚酯，是不可再生的石油基聚合物。PCL是Daicel化学公司于1989年开发的产品，1993年由美国联碳（Union Carbid）公司实现商业化，商品名为TONE®。
PCL是半结晶性的，结晶度在50%左右，Tg和Tm都很低，分子链是柔性的，表现为断裂伸长率很高，模量低，极易热塑成型。PCL的物理性能以及已经商业化应用使其极具吸引力。PCL不仅可以作为非降解聚合物的替代材料进行大规模应用，而且也可以用做医药和农业等领域的特种材料。
5.2 PCL的合成与结构
PCL是线形的脂肪族聚酯，高相对分子质量的PCL几乎都是由ε-己内酯单体开环聚合得到的。PCL可以由两种方法制备，即采用各种阴离子、阳离子和配位催化剂将ε-己内酯开环聚合，或将2-亚甲基-1，3-二氧环庚烷自由基开环聚合而成。常规的聚合方法是用辛酸亚锡催化，在140～170℃下熔融本体聚合。根据聚合条件的不同，聚合物的相对分子质量可从几万到几十万。PCL的化学结构如图5-1所示。
图5-1 PCL的化学结构
PCL的合成方法主要是开环聚合。而根据开环聚合所用催化剂的不同，聚合方法也有些差异，例如有脂肪酶催化、有机金属化合物、稀土化合物、阳离子引发和阴离子引发等催化体系。Uyama等人于1993年首次用脂肪酶荧光假单胞菌作为催化剂在75℃、反应10天条件下合成了大批的PCL，产率为92%，所得PCL的数均相对分子质量为7700，多分散性系数为2.4。脂肪酶如类丝酵母、猪胰脂肪酶等也能作为PCL的活性催化剂，其中类丝酵母脂肪酶的催化活性较强，常被用作PCL开环聚合的催化剂。 常用的有机金属化合物体系催化剂有辛酸亚锡、钛酸正丁酯、烷基金属、异丙基醇铝等，其中辛酸亚锡是用得最普遍的一种催化剂，因为其具有有效性和多功能性以及可以与内酯溶解在普通的有机试剂中。Yavuz等人用辛酸亚锡作为催化剂在120℃下开环聚合24h合成了PCL的均聚物（图5-2），数均相对分子质量为30000～35000，多分散系数为1.5～1.9。
聚合物／黏土纳米复合材料的制备及其应用进展
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◆ 专栏塑料复合材料的开发利用
聚合物／黏土纳米复合材料的
制备及其应用进展
李涛陈大为史铁钧 合肥工业大学高分子科学与工程系安徽合肥 ２３０００９
摘要：基于国内外对聚合物／黏土纳米复合材料的制备所做的报道，本文介绍了热塑性树脂、热固性树脂 黏土纳米复合材料的制备方法。并对聚合物／黏土纳米复合材料在国内外的应用作了综述。 关键词：聚合物 黏土纳米复合材料应用进展
自从１９８７年日本丰田材料研究中心首次成功制
备了尼龙／黏土纳米复合材料，聚合物／黏土纳米复
合材料以其优异的性能引起了人们广泛的关注［１＿ 。一 系列聚合物／黏土纳米复合材料已经被成功的制备出
来，并且有的已经制成合适的产品而应用在日常生活 中。本文主要基于近年来国内外关于聚合物／黏土纳
米复合材料的报道，对聚合物／黏土纳米复合材料的 发展应用现状加以阐述。
１黏土的结构和性质 在聚烯烃黏土纳米复合材料的制备中最常用的
黏土是具有层状结构的蒙脱土，它是一类２：１型的层
状硅酸盐物质，即每个单位晶胞由两个硅氧四面体中 间夹杂着一层铝氧八面体构成，二者之间靠共用氧原
子连接，如图１所示。这种四面体和八面体的紧密堆 积结构使其具有高度有序的晶格排列，每层的厚度约
为１ｎｍ，具有很高的刚度，层问不滑移。蒙脱土的铝氧
八面体上部分三价铝被二价镁同晶置换，层内表面具
有负电荷。过剩的负电荷通过层间吸附的阳离子来补 偿，通常有Ｃａ２ ，Ｍｇ２＋，Ｋ ，Ｎａ 等，它们很容易同有机或 无机阳离子进行交换得到离子交换型黏土。
作者简介：李涛，男，１９８１年生，硕士研究生，研究方向：有机无机 杂化复合材料的制备及性能研究。 一 ０ Ａ＿Ｆ●Ｍｇ１．Ｈ ●ｏ ０１．１，Ｎａ，Ｒｂ，Ｃａ
图１蒙脱土的结构 ２聚合物，黏土纳米复合材料的制鲁现状
２．１热塑性聚合物／黏土纳米复合材料的制备方法嗍
２．１．１熔融插层法 熔融插层法是制备聚合物黏土纳米复合材料的
TiO_2基复合纳米材料的制备及其光催化性能研究
TiO_2基复合纳米材料的制备及其光催化性能研究
面对日益严重的能源短缺问题和环境污染问题,寻找一种能够高效利用太阳能降解有机污染物的光催化剂成为当前研究的热点。在众多光催化剂中,TiO2光催化材料表现出较高的催化活性,且其物理化学性质稳定、无毒副作用、费用低廉。
然而,传统的TiO2材料吸收光谱范围窄,禁带宽度较宽（3.2eV）,只能被紫外光激发,对可见光的利用率较低。因此,TiO2光催化材料的改性研究的重点在于拓宽其光响应范围,提高对可见光的吸收能力,使其充分利用太阳光。
基于此,本文将过度金属氧化物与TiO2复合,制备具有p-n结结构的复合纳米材料,并以典型有机污染物亚甲基蓝、邻氯苯酚以及可挥发性污染物（VOCs）的光催化降解实验考察各改性材料的光催化性能。本文选取p型半导体NiO和Co3O4对TiO2进行改性,缩小TiO2的禁带宽度,提高对可见光的吸收能力,并通过构建p-n异质结形成半导体复合界面的内电场,抑制光生电子和空穴的复合,提高电子传输效率,从而提高纳米材料的光催化效率。
本文主要研究内容及结果如下:（1）水热法合成了NiO/TiO2复合纳米材料,通过TEM和HRTEM表征结果说明合成的NiO/TiO2光催化剂为平均直径180nm的棒状纳米材料,尺寸均匀且结构稳定,主要暴露晶面为锐钛矿型TiO2的101晶面和NiO的200晶面。通过DRS表征得出其带隙值为2.97eV,由电化学测试得出其平带电位EFB为0.56eV,并结合DRS和电化学测试结果分析了复合材料的能带和异质结结构。 （2）NiO/TiO2复合纳米材料通过光催化降解亚甲基蓝溶液检测其光催化性能,比较所合成一系列比例复合材料得出NiO/TiO2（1/6）光催化降解亚甲基蓝效率最高,150min降解率为93.8%;通过原位红外技术监测NiO/TiO2复合纳米材料降解气态甲苯的反应中间体,分析甲苯光催化氧化的中间产物,并结合文献报道推测NiO/TiO2光催化甲苯降解的经过为甲苯→苯甲酸/苯甲醛→链状羧基/羰基/醛基/甲基化合物→CO、CO、H2O。;（3）水热法合成了Co3O4/TiO2复合纳米材料,通过SEM、TEM表征结果说明Co3O4/TiO2纳米光催化剂为平均直径200nm的纳米棒,Co3O4量子点均匀分布在纳米棒表面,平均直径在5nm左右。
纳米膨润土复合材料在涂料中的应用研究进展
纳米膨润土复合材料在涂料中的应用讨论进展
膨润土是一种以蒙脱石为重要成分的硅酸盐粘土矿物。其特别的层状结构给与其优良的亲水性、可塑性、膨胀性、粘结性、流变性和增稠性,使其在涂料中具有广泛的应用。传统的方法是将其改性为钠基、锂基、有机膨润土来提高它的各项性能。
近年来,随着纳米材料的开发与应用日益成为讨论热点,纳米膨润土复合材料方面的讨论也越来越多,将其应用于涂料中集纳米效应和膨润土的优良特性于一身,能更好的提高涂料的各项性能指标。本文综述了纳米膨润土复合材料的制备、性能及其在涂料中的应用。
1制备纳米膨润土复合材料的原理
先将有机阳离子（季铵盐等）与膨润土层间的可交换阳离子发生离子交换,使有机基团覆盖于膨润土表面,更改其表面性能,从而使膨润土由亲水疏油更改为亲油疏水的有机膨润土,并与大多数有机溶剂和
高分子具有良好的亲和性,这一过程称为膨润土的有机化，其反应式如下：
经过有机化以后，膨润土的层间距d001由1nm左右增至2.0nm或更大。
膨润土有机化后，利用物理和化学作用,先将聚合物单体或聚合物插入经插层剂处理过的层状硅酸盐片层间，并依靠膨润土和聚合物的相互作用,使硅酸盐片层渐渐解离成厚度小于50nm、长宽为100mm100nm的基本纳米单元，并均匀分散到基体中，最后实现膨润土与聚合物在纳米尺度上的复合。
按其插层复合过程，可分为聚合物插层型和插层聚合型两类。而依据纳米材料的最后复合形式，又可分为插层型纳米复合材料和剥离型纳米复合材料2种，二者在性能上有较大的差别。在插层型纳米复合材料中，层状硅酸盐层间距虽然有所扩大，片层有所解离，但仍保持肯定量片层的相对有序性；在剥离型纳米复合材料中，硅酸盐片层完全被单体或聚合物解离，无序分散在聚合物基体中的是硅酸盐单元片层，此时，硅酸盐粘土与聚合物实现了纳米单元片层的均匀混合，剥离型是插层型分散的最后形式。
2各种应用于涂料中的纳米膨润土复合材料的制备及应用